量子信息科学战开打了

美国白宫科技政策办公室(Office of Science and Technology Policy；OSTP)国家科学技术委员会(National Science and Technology Council；NSTC)于9月24日发布《量子信息科学国家战略概述》(National Strategic Overview for Quantum Information Science)(以下简称《概述》)。

这是一个涵盖面极广、时间长达10年的大型、长期国家级计划。据我所知，这是自1957年苏联发射史泼尼克1号卫星美国大规模动员之后的另一次总动员。什麽事触发了这样大规模总动员？却是另一颗卫星－大陆于2016年发射的墨子卫星－以及前后相关的事件，譬如2017年的中、奥量子视讯会议；北京、济南、合肥、上海4城市之间长达2000公里的量子通讯骨干；设于合肥投资高达100亿美金的量子计算中心等。这些事件触发了美国国家安全的警铃。

为什麽量子信息科学(Quantum Information Science；QIS)事关国安？量子信息科学大致包括4个领域：量子计算、量子通讯、量子传感(quantum sensing)、量子元件(quantum device)与量子原理。第4项是基础原理与实施设备，前3项却都与国安有密切关系。

量子计算第一个有用的演算法Shor’s algorithm是用来执行质因数分解的，而质因数分解困难是现在通讯系统中用以保护通讯密钥的。别以为它与你无关，你每天可能使用通讯密钥几百几千次。量子通讯则因为量子信息不可复制，量子通讯是不可破解的。量子传感则与精密全球定位有关。在信息的攻防战中，量子计算是茅，量子通讯是盾。现在的状况是美国有茅，大陆有盾。但是若大陆也做出茅呢？

国安的确是此次《概要》的主题。量子计算虽是量子信息的大宗，但是在《概要》中反而较少被提及，因为美国领先。但是quantum-resistant这个字眼反覆出现－这是抗量子计算解密的加密方法，也是量子通讯的主要目的。另外，在《概要》的第8章标题“Maintaining national security and economic growth”，国安为先，虽然《概要》举的大旗是「科学优先(science first)」。

有几点相当有趣，值得观察。第一个是动员之广、着力之深，前所罕见。有10几个部会、机构参与此长期计划，此外新设国家科技委员会量子信息小组(NSTC Subcommittee on Quantum Information Science；SCQIS)专职推动、协调。而关于量子科学教育，甚至要深入小学。这一点值得让正在订定台湾课纲的人想想，当另外的国家纷纷让编辑程序、学习量子科学入小学课纲时，我们在做什麽？

《概要》中要提供学生实习机会，却限制predominantly for US person，但又要讲国际合作，明白昭显对抗的目标。另外设立TRIPLETS计划以奖励产学合作。产学合作听似老生常谈，但在今日却有更深刻的意义，因为科学与科技的时差如此之近，已无由区分，也不是产业将研发计划外包给学术机构这种老掉牙的手法可以达标。建议主管科技预算的各部会看一看人家怎麽做吧！这不仅限于量子信息科学，对于其它产业也适用。前一阵子有家科技大厂任命教授为科技长，我为之击节赞赏，这是这个年代的新思维、新策略。

美国与大陆自贸易战延伸到科技的竞争，这像是逐渐要升级到整体战略对抗。两只大象打架没人管的了，但是在量子信息科学所需的基础技术如低温学、光子学、低杂讯微波放大器和纳米加工等台湾并不是全无着力处，怎样整合产官学的资源和力量，营造出自己切入新时代科技的生态与机会，这是管战略的人要仔细想一想的。